¿Por qué es necesaria la protección de pasador?

He leído este artículo sobre la protección de los pines de entrada .

Una cosa todavía no me queda clara: ¿por qué se necesita la protección con una resistencia tan alta en el pin de entrada dentro del microcontrolador? La corriente sería muy pequeña y la disipación de calor también sería pequeña.

Respuestas (6)

Los electrones no solo son útiles como portadores de electricidad. También son responsables de unir átomos en configuraciones útiles. Algunos materiales tienen una gran cantidad de electrones "sueltos" que pueden moverse con relativa libertad sin afectar particularmente el material a través del cual fluyen. Algunos otros materiales no lo hacen; dado suficiente voltaje, los electrones bloqueados en las estructuras de estos últimos materiales pueden soltarse, pero el acto de soltar los electrones puede alterar permanentemente las estructuras en cuestión. Una pequeña cantidad de daño, concentrada en un solo lugar, puede hacer que un chip sea inútil y, en ausencia de protección, no se necesitaría mucha energía para causar tal daño. El propósito de los circuitos de protección es absorber energía en un área mucho más amplia,

¿El material del que está hablando es la capa de óxido de la puerta en nuestro caso?

El alto voltaje destruirá el óxido de puerta de los transistores MOS conectados a un pin de entrada. La verdadera amenaza es la electricidad estática que se acumula durante la manipulación y el montaje de las placas de circuitos.

Pero pensé que es la disipación de calor lo que destruye los componentes dentro de los circuitos integrados, que serían I*V. En este caso, considerando una resistencia de 10M Ohm cerca del pin de entrada, la corriente será realmente baja. Entonces, ¿qué destruye exactamente el transistor? Supongo que en el caso de una descarga estática, la potencia será lo suficientemente alta como para destruir los componentes, pero ¿qué pasa con un voltaje ligeramente más alto de lo esperado? Con los diodos de protección, fluiría mucha corriente a través de ellos, ya que la resistencia de 10 M ohmios se coloca después de ellos. Pero, ¿qué sería si no se usaran?
Los circuitos integrados tienen estructuras de protección ESD integradas. A veces, estos son tan simples como una abrazadera de diodo Schottky desde el pin a tierra y VCC. En ese caso, un voltaje ligeramente superior al normal podría dañar la estructura ESD si hay suficiente capacidad de corriente detrás. De lo contrario, una acumulación de carga estática tendría que tener suficiente energía para superar la abrazadera ESD y dañarla, o los componentes que protege. Las compuertas MOS sin protección son extremadamente sensibles al daño por ESD: la parte más débil de la compuerta se rompe y se forma un agujero en el óxido.
¿Cuál es la resistencia más común y el voltaje máximo que estos transistores MOS cerca de los pines de entrada suelen tener y pueden manejar?
La resistencia es muy alta (muchos GOhm), básicamente se comporta como un pequeño condensador. El voltaje está en las decenas de voltios, que es muy poca electricidad estática. Es decir, sin diodos de protección, se requerirían muchas precauciones de ESD para no matarlo.

Como han dicho otros, la protección es principalmente contra ESD , que suele ser un problema mayor antes de que el componente se instale en la placa de circuito impreso, aunque los voltajes perdidos que llegan al equipo (mal diseñado) también pueden causar daños. El daño por ESD puede ocurrir sin que se note, y el componente puede fallar días, semanas o meses después.

Algunos diseñadores, ya sea por ser muy valientes o por saber muy bien (probablemente en consulta con el fabricante del dispositivo) de lo que pueden salirse con la suya, confiarán en las funciones de protección interna/limitación de corriente para ahorrar en la adición de componentes externos (los diseños de automóviles hacen este tipo de cosa) pero nunca deberías.

Editado para agregar, hay buena información sobre la protección de PIN y el abuso aquí .

Ese artículo habla sobre la protección contra picos de voltaje cuando se usan cables largos para conectarse a un pin de entrada. Es el voltaje, no la corriente, lo que podría dañar los pines.

Si está utilizando cables cortos o pistas, no necesita preocuparse por esto. Pero, si sus cables son muy largos (múltiples yardas/metros), entonces la inductancia de los cables puede causar picos...

¡Buena suerte!

¿Podría explicar cómo el voltaje daña exactamente los componentes?
@EGDima Existen múltiples mecanismos en los que el voltaje puede causar daños. Con el que está más familiarizado es que un voltaje más alto puede causar una corriente más alta, lo que puede causar daños por calor. Otro mecanismo es cuando la tensión se rompe a través de un material aislante o semiconductor, provocando caminos conductores... En el caso de un transistor, esto puede provocar que "fallen cerrados", porque siempre conducen...

Porque cualquier sobrecarga eléctrica está sobrecargando el componente.

Aquí hay otro artículo breve (¡con fotos!) que habla sobre diferentes tipos de sobrecarga eléctrica.

Rápidamente hojeé ese artículo de digikey y se ve increíble. Este es un gran consejo para vivir.

¿Querías incluir un enlace?

No piense que hay una resistencia delante del circuito de entrada, protegiéndolo así. Piense en la resistencia como parte del circuito de entrada. La resistencia está entre dos partes sensibles de la entrada, y la ley de ohm te dice cómo se comportará el voltaje. Ponga apenas 10 microamperios a través de una resistencia de 1 megaohmio y E=I/R le dice que tiene 10 voltios. Esto ya haría muy infeliz una entrada de 3.3 voltios.

No es una resistencia real allí, pero por simplicidad y para fines de modelado, es lo suficientemente bueno como ilustración.

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